玉米豫綜5號群體果穗不同部位品質含量分析

王付娟+李淑梅+庫麗霞

摘要：以豫綜5號玉米群體為材料，初步研究了玉米的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸含量在果穗上、中、下不同部位間的差異及分布特點。結果表明：不同穗部玉米籽粒粗蛋白、粗脂肪、賴氨酸的含量表現為上部<中部<下部，而粗淀粉含量則相反。玉米果穗上、中、下3個部分的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸含量分別主要集中在10.61%～11.80%、10.81%～12.00%、11.01%～12.20%，70.16%～71.35%、69.86%～71.05%、68.66%～69.85%，3.91%～435%、4.06%～4.50%、4.06%～4.65%，0.304%～0.333%、0.310%～0.333%、0.322%～0.345%。

關鍵詞：玉米；果穗部位；營養品質

中圖分類號：S513.01文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）02-0272-03

收稿日期：2013-06-05

作者簡介：王付娟（1981—），女，河南信陽人，碩士，講師，主要從事作物遺傳育種教學與研究。E-mail：wfj703@126.com。

玉米是優良的飼料、重要的工業原料和優質的糧食作物，在國民經濟中占有非常重要的地位。隨著人民生活水平的不斷提高，我國人民的膳食結構發生了很大變化，粗纖維、礦物質含量相對較多的玉米等粗糧、雜糧越來越受到青睞。但是隨著我國加入WTO和經濟全球化步伐的加快，玉米品質問題日益突出，備受關注，改善和提高玉米的營養品質，對發展畜牧業、玉米食品加工業和優質高效農業都具有重要意義[1]，因此，品質育種將是我國玉米育種繼高產育種之后面臨的新問題[2]。

近紅外漫反射光譜技術（NIRS）具有樣品不需任何預處理、分析速度快、可同時測定樣品的多種成分等優點，目前在國外已成為分析農作物品質的重要手段。Norris等最早應用NIRS法測定了谷物中粗蛋白含量、水分和脂肪含量[3]。隨后，Law等分別從不同角度研究了近紅外光譜分析技術在小麥、大麥、玉米等作物中運用的可行性和實際效果[4]。我國在小麥、大麥、玉米、水稻和花生等作物上已有應用NIRS的報道，測定的指標包括蛋白質含量、油分、淀粉含量、氨基酸含量等[5]。但對玉米果穗不同部位間的主要營養品質的報道卻極為罕見，大多數研究都只側重玉米整體品質性狀。因此，本試驗以豫綜5號為材料，對其粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸等主要營養品質在穗上不同部位間的差異與分布特點進行了初步研究，為玉米品質育種、高產栽培及籽粒加工提供了重要依據。

1材料與方法

1.1供試材料

豫綜5號群體是一個優良群體，該群體具有許多突出的特點：美國優良種質來源，與我國兩大種質系統形成雜優模式，產量、配合力高，農藝性狀優良，抗病性強。為提高該群體籽粒蛋白質含量，先通過群體單粒蛋白含量的測定和混合選擇方法，獲得豫綜5號高蛋白的基礎群體；再從基礎群體中隨機取2 000粒種子，利用近紅外測定其蛋白質含量，按照15%標準選擇蛋白質含量高的籽粒種植，混合授粉，收獲后構成一個世代群，重復以上過程最后完成3個三世代群。

1.2試驗設計

2009年10月將供試材料播種于海南，單粒播，不設重復，共種植500株。

1.3取樣

開花期選擇農藝性狀優良的植株30～50株，混合授粉，待成熟期時隨機選擇綜合農藝性狀優良且有代表性的果穗70穗，自然風干；按照果穗的不同部位分別取樣，取果穗頂端的10圈種子作為穗上部，果穗基部的10圈種子作為穗下部，剩下的種子作為穗中部；將上、中、下3部分的種子分別裝入不同的袋子里，每個果穗對應相應的編號。

1.4測定方法

將30～40 g籽粒樣品盛于直徑2 cm的旋轉樣品池，采用MATRIX-Ⅰ型傅里葉變換近紅外光譜儀在4 000～12 000 cm（波長800～2 400 nm）譜區范圍掃描64次，分辨率為8 cm。為消除樣品粒度大小、均勻性不一致等因素對光譜的影響，每個樣品分別重復裝樣3 次，每次取樣均裝樣3～6次。用已經校正的近紅外漫反射光譜儀測定所有樣品的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸含量，計算平均光譜轉化為吸收度儲存于計算機中。

2結果與分析

2.1玉米群體同一果穗不同部位品質分析

從表1可知，果穗上部籽粒的粗蛋白平均含量為11193%，中部為11.442%，下部為11.656%，上、中、下3部分粗蛋白含量的變化趨勢是上部<中部<下部，且下部比中部高0.214百分點，中部比上部高0.249百分點，下部比上部高0.463百分點。果穗上部籽粒的粗淀粉平均含量為70688%，中部為70.305%，下部為69.791%，上、中、下3部分粗蛋白含量的變化趨勢是上部>中部>下部，且上部比中部高0.383百分點，中部比下部高0.514百分點，上部比下部高0.897百分點。果穗上部籽粒的粗脂肪平均含量為4187%，中部為4.309%，下部為4.373%，粗脂肪含量的變化趨勢是上部<中部<下部，且下部比中部高0.064百分點，中部比上部高0.122百分點，下部比上部高0.186百分點。果穗上部籽粒的賴氨酸平均含量表現為0.321%，中部為0326，下部為0.342%，上、中、下3部分賴氨酸含量的變化趨勢是上部<中部<下部，且下部比中部高0.016百分點，中部比上部高0.005百分點，下部比上部高0.021百分點。以上4種品質上、中、下各部位的變異系數均較小，表明玉米果穗三部分的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸含量比較穩定。

2.2玉米籽粒主要營養品質性狀之間的關系

由表1還可以看出，粗蛋白含量的變化趨勢與粗脂肪、賴氨酸含量的變化趨勢一致，而與粗淀粉含量的變化趨勢正好相反。藍希騫研究指出蛋白質含量與賴氨酸含量呈明顯的正相關[6]；柏光曉等研究認為賴氨酸含量與粗蛋白含量呈極顯著正相關，與粗脂肪含量呈不顯著正相關，與總淀粉含量呈中度極顯著負相關[7]；曹永國等認為含油量與蛋白含量、賴氨酸含量呈極顯著正相關[8]。這說明本試驗的測定結果基本與前人的研究結果相符合。因此，在育種過程中，可根據品質之間的關系選擇目標性狀，推廣品質育種。endprint

2.3果穗不同部位品質含量的比較

2.3.1果穗不同部位粗蛋白含量分布由圖1、表1可見，高蛋白群體果穗上、中、下3部分的粗蛋白含量分別主要集中在10.61%～11.80%、10.81%～1200%、11.01%～1220%；平均粗蛋白含量有依次增高的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗蛋白含量最大極差變幅為1.235%～1.748%。

2.3.2果穗不同部位粗淀粉含量分布從圖2、表1可見，高蛋白群體果穗上部、中部、下部的粗淀粉含量分別主要集中在70.16%～71.35%、69.86%～71.05%、68.66%～6985%；上、中、下3部分的平均粗淀粉含量有依次降低的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗淀粉含量最大極差變幅為2115%～3.009%。

2.3.3果穗不同部位粗脂肪含量分布由圖3、表1可見，高蛋白群體果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分別主要集中在3.91%～4.35%、4.06%～4.50%、4.06%～4.65%；上、中、下3部分的平均粗脂肪含量有依次增高的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗脂肪含量最大極差變幅為0.863%～0.910%。

2.3.4果穗不同部位賴氨酸含量分布從圖4、表1可以看出，高蛋白群體果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分別主要集中在0.304%～0.333%、0.310%～0.333%、0.322%～0345%；上、中、下3部分平均賴氨酸含量有依次增高的趨勢，籽粒賴氨酸含量最大極差變幅為0037%～0.051%。

3結論與討論

近年來，許多人對玉米不同品種間的品質性狀差異、玉米主要品質性狀的形成進行了研究，對各品質性狀的形成機理有了一定程度的認識，但大多數研究只側重于玉米整體品質性狀，而對玉米果穗不同部位間的品質差異缺乏深入研究。本研究觀察了玉米果穗不同部位主要營養品質的差異，對研究玉米品質性狀在穗上的分布特點、揭示籽粒發育與玉米品質形成的關系有著重要意義。

測定蛋白質含量的經典方法是凱式定氮法，而測定淀粉含量則采用酶水解或旋光法[9]。這些傳統方法不僅測定速度慢、費用高，而且在分析時容易因粉碎和化學預處理而破壞樣品，不適于在品質育種工作中大批量鑒定、篩選育種早代材料。本研究應用MATRIX-Ⅰ型近紅外光譜分析儀對豫綜5號高蛋白群體果穗不同部位間的主要營養品質進行測定，省時、操作簡單、結果可靠。因此，在玉米品質育種中利用這一先進測定技術，既可提高分析效率，又可在早代選擇中進行測定，增強選擇預測性，提高選擇準確度，從而提高育種效率。

本研究比較了豫綜5號群體果穗上、中、下3個部位間粗蛋白、粗脂肪、賴氨酸、粗淀粉含量的差異。首先，在選材方面，選用的是群體材料，從中發現粗蛋白、粗脂肪、賴氨酸的含量隨著穗部上、中、下依次增高，而粗淀粉含量則相反，變異系數均較小，表明果穗各部位含量值穩定，平均值代表性較好；此外，可以進一步探討品質在雜交種果穗上的分布情況及變化趨勢。其次，在品質指標選擇上，選用的品質指標是比較有代表性的玉米粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸，與多數研究報道相同。正如柯永培等所報道，除了對上述4個指標進行研究外，還應該對玉米籽粒的其他氨基酸成分、脂肪酸組成及直鏈淀粉與支鏈淀粉比例等指標進行詳細的研究[10]。本研究探討玉米群體果穗不同部位的品質含量，為今后推廣優質玉米及品質育種提供了有效的選擇途徑。

參考文獻：

[1]吳春勝，賈士芳，王成己，等. 高蛋白玉米、高油玉米與普通玉米品質的對比研究[J]. 玉米科學，2004，12（1）：57-60.

[2]張欣，張喜華，江丹，等. 我國玉米品質育種研究進展[J]. 雜糧作物，2000，20（5）：13-17.

[3]Norris K H，Barnes R F，Moore J E，et al. Prediction forage quality by NIRS[J]. Animal Sci，1976，43（4）：899-897.

[4]Law D P. Determination moisture content in wheat by NIR diffuse reflectance spectrophotometry[J]. Cereal chem，1977，54（4）：874-881.

[5]Miller R L，Dudley J W，Alexander D E. High intensity selection for percent oil in corn[J]. Crop Sci，1981，21（3）：433-437.

[6]藍希騫. 高蛋白與高賴氨酸玉米雜交后代主要產量和品質性狀遺傳及選育[J]. 北京農業科學，1999，17（3）：7-10.

[7]柏光曉，聶瓊，任洪，等. 玉米地方品種賴氨酸含量與主要性狀的相關分析[J]. 山地農業生物學報，2004，23（3）：189-192.

[8]曹永國，孔繁玲，宋同明. 高油玉米基礎群體選擇效果的評價及選擇方法[J]. 中國農業大學學報，1999，4（1）：83-89.

[9]李酉開. 作物主要品質鑒定優選方法[M]. 北京：中國農業出版社，1991.

[10]柯永培，石海春，楊志榮. 玉米營養品質的遺傳研究與育種進展[J]. 玉米科學，2004，12（4）：16-20.endprint

2.3果穗不同部位品質含量的比較

2.3.1果穗不同部位粗蛋白含量分布由圖1、表1可見，高蛋白群體果穗上、中、下3部分的粗蛋白含量分別主要集中在10.61%～11.80%、10.81%～1200%、11.01%～1220%；平均粗蛋白含量有依次增高的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗蛋白含量最大極差變幅為1.235%～1.748%。

2.3.2果穗不同部位粗淀粉含量分布從圖2、表1可見，高蛋白群體果穗上部、中部、下部的粗淀粉含量分別主要集中在70.16%～71.35%、69.86%～71.05%、68.66%～6985%；上、中、下3部分的平均粗淀粉含量有依次降低的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗淀粉含量最大極差變幅為2115%～3.009%。

2.3.3果穗不同部位粗脂肪含量分布由圖3、表1可見，高蛋白群體果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分別主要集中在3.91%～4.35%、4.06%～4.50%、4.06%～4.65%；上、中、下3部分的平均粗脂肪含量有依次增高的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗脂肪含量最大極差變幅為0.863%～0.910%。

2.3.4果穗不同部位賴氨酸含量分布從圖4、表1可以看出，高蛋白群體果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分別主要集中在0.304%～0.333%、0.310%～0.333%、0.322%～0345%；上、中、下3部分平均賴氨酸含量有依次增高的趨勢，籽粒賴氨酸含量最大極差變幅為0037%～0.051%。

3結論與討論

近年來，許多人對玉米不同品種間的品質性狀差異、玉米主要品質性狀的形成進行了研究，對各品質性狀的形成機理有了一定程度的認識，但大多數研究只側重于玉米整體品質性狀，而對玉米果穗不同部位間的品質差異缺乏深入研究。本研究觀察了玉米果穗不同部位主要營養品質的差異，對研究玉米品質性狀在穗上的分布特點、揭示籽粒發育與玉米品質形成的關系有著重要意義。

測定蛋白質含量的經典方法是凱式定氮法，而測定淀粉含量則采用酶水解或旋光法[9]。這些傳統方法不僅測定速度慢、費用高，而且在分析時容易因粉碎和化學預處理而破壞樣品，不適于在品質育種工作中大批量鑒定、篩選育種早代材料。本研究應用MATRIX-Ⅰ型近紅外光譜分析儀對豫綜5號高蛋白群體果穗不同部位間的主要營養品質進行測定，省時、操作簡單、結果可靠。因此，在玉米品質育種中利用這一先進測定技術，既可提高分析效率，又可在早代選擇中進行測定，增強選擇預測性，提高選擇準確度，從而提高育種效率。

本研究比較了豫綜5號群體果穗上、中、下3個部位間粗蛋白、粗脂肪、賴氨酸、粗淀粉含量的差異。首先，在選材方面，選用的是群體材料，從中發現粗蛋白、粗脂肪、賴氨酸的含量隨著穗部上、中、下依次增高，而粗淀粉含量則相反，變異系數均較小，表明果穗各部位含量值穩定，平均值代表性較好；此外，可以進一步探討品質在雜交種果穗上的分布情況及變化趨勢。其次，在品質指標選擇上，選用的品質指標是比較有代表性的玉米粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸，與多數研究報道相同。正如柯永培等所報道，除了對上述4個指標進行研究外，還應該對玉米籽粒的其他氨基酸成分、脂肪酸組成及直鏈淀粉與支鏈淀粉比例等指標進行詳細的研究[10]。本研究探討玉米群體果穗不同部位的品質含量，為今后推廣優質玉米及品質育種提供了有效的選擇途徑。

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[7]柏光曉，聶瓊，任洪，等. 玉米地方品種賴氨酸含量與主要性狀的相關分析[J]. 山地農業生物學報，2004，23（3）：189-192.

[8]曹永國，孔繁玲，宋同明. 高油玉米基礎群體選擇效果的評價及選擇方法[J]. 中國農業大學學報，1999，4（1）：83-89.

[9]李酉開. 作物主要品質鑒定優選方法[M]. 北京：中國農業出版社，1991.

[10]柯永培，石海春，楊志榮. 玉米營養品質的遺傳研究與育種進展[J]. 玉米科學，2004，12（4）：16-20.endprint

2.3果穗不同部位品質含量的比較

2.3.1果穗不同部位粗蛋白含量分布由圖1、表1可見，高蛋白群體果穗上、中、下3部分的粗蛋白含量分別主要集中在10.61%～11.80%、10.81%～1200%、11.01%～1220%；平均粗蛋白含量有依次增高的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗蛋白含量最大極差變幅為1.235%～1.748%。

2.3.2果穗不同部位粗淀粉含量分布從圖2、表1可見，高蛋白群體果穗上部、中部、下部的粗淀粉含量分別主要集中在70.16%～71.35%、69.86%～71.05%、68.66%～6985%；上、中、下3部分的平均粗淀粉含量有依次降低的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗淀粉含量最大極差變幅為2115%～3.009%。

2.3.3果穗不同部位粗脂肪含量分布由圖3、表1可見，高蛋白群體果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分別主要集中在3.91%～4.35%、4.06%～4.50%、4.06%～4.65%；上、中、下3部分的平均粗脂肪含量有依次增高的趨勢；果穗不同部位籽粒的粗脂肪含量最大極差變幅為0.863%～0.910%。

2.3.4果穗不同部位賴氨酸含量分布從圖4、表1可以看出，高蛋白群體果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分別主要集中在0.304%～0.333%、0.310%～0.333%、0.322%～0345%；上、中、下3部分平均賴氨酸含量有依次增高的趨勢，籽粒賴氨酸含量最大極差變幅為0037%～0.051%。

3結論與討論

近年來，許多人對玉米不同品種間的品質性狀差異、玉米主要品質性狀的形成進行了研究，對各品質性狀的形成機理有了一定程度的認識，但大多數研究只側重于玉米整體品質性狀，而對玉米果穗不同部位間的品質差異缺乏深入研究。本研究觀察了玉米果穗不同部位主要營養品質的差異，對研究玉米品質性狀在穗上的分布特點、揭示籽粒發育與玉米品質形成的關系有著重要意義。

測定蛋白質含量的經典方法是凱式定氮法，而測定淀粉含量則采用酶水解或旋光法[9]。這些傳統方法不僅測定速度慢、費用高，而且在分析時容易因粉碎和化學預處理而破壞樣品，不適于在品質育種工作中大批量鑒定、篩選育種早代材料。本研究應用MATRIX-Ⅰ型近紅外光譜分析儀對豫綜5號高蛋白群體果穗不同部位間的主要營養品質進行測定，省時、操作簡單、結果可靠。因此，在玉米品質育種中利用這一先進測定技術，既可提高分析效率，又可在早代選擇中進行測定，增強選擇預測性，提高選擇準確度，從而提高育種效率。

本研究比較了豫綜5號群體果穗上、中、下3個部位間粗蛋白、粗脂肪、賴氨酸、粗淀粉含量的差異。首先，在選材方面，選用的是群體材料，從中發現粗蛋白、粗脂肪、賴氨酸的含量隨著穗部上、中、下依次增高，而粗淀粉含量則相反，變異系數均較小，表明果穗各部位含量值穩定，平均值代表性較好；此外，可以進一步探討品質在雜交種果穗上的分布情況及變化趨勢。其次，在品質指標選擇上，選用的品質指標是比較有代表性的玉米粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸，與多數研究報道相同。正如柯永培等所報道，除了對上述4個指標進行研究外，還應該對玉米籽粒的其他氨基酸成分、脂肪酸組成及直鏈淀粉與支鏈淀粉比例等指標進行詳細的研究[10]。本研究探討玉米群體果穗不同部位的品質含量，為今后推廣優質玉米及品質育種提供了有效的選擇途徑。

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[7]柏光曉，聶瓊，任洪，等. 玉米地方品種賴氨酸含量與主要性狀的相關分析[J]. 山地農業生物學報，2004，23（3）：189-192.

[8]曹永國，孔繁玲，宋同明. 高油玉米基礎群體選擇效果的評價及選擇方法[J]. 中國農業大學學報，1999，4（1）：83-89.

[9]李酉開. 作物主要品質鑒定優選方法[M]. 北京：中國農業出版社，1991.

[10]柯永培，石海春，楊志榮. 玉米營養品質的遺傳研究與育種進展[J]. 玉米科學，2004，12（4）：16-20.endprint